آزمایشگاه میکروبیولوژی و حیوانات آزمایشگاهی

اگر برای تحقیقات و کارهای خود در رشته های میکروبیولوژی، بیوتکنولوژی ، نانوبیوتکنولوژی نیاز به مشاوره، راهنمایی و توضیح روش های کار، دارید این وبلاگ کمک حال شما خواهد بود. همچنین اگر نیاز به روش های آزمایش با حیوانات آزمایشگاهی هستید و یا به تهیه حیوانات آزمایشگاهی نیاز دارید این وبلاگ به شما کمک خواهد نمود.

باکتریهای تولید کننده پلاستیک

 

  تدوین: دکتر بابک براتی

مدرس دانشگاه, مولف کتاب آزمایشگاه میکروب شناسی و متخصص در زمینه بیوتکنولوژی ، میکروبیولوژی و نانوبیوتکنولوژی

 

*********************************** 

 

فعالیتهای وبلاگ

 

*********************************** 

 

آموزش میکروبیولوژی

 

برگزاری سلسله کارگاه های آموزشی

 

میکروب شناسی ، بیوتکنولوژی ، نانوبیوتکنولوژی

 

 برای دانشجویان، علاقمندان و دانش آموزان دبیرستانهای برجسته کشور

 

Email: barati1987@yahoo.com

 

دوستانی که برای تحقیقات و کارهای خود نیاز به مشاوره، راهنمایی و یا حتی اجرای کامل پروژه دارند و یا نیاز به آزمایش روی حیوان آزمایشگاهی و تهیه آن دارند با ایمیل یا موبایل اینجانب تماس حاصل نمایند.

 

  به فرازی از فعالیتها توجه نمایید:

 

  • طراحی و سنتز پپتیدهای (آنتی میکروبیال و ...) مورد نظر طبق درخواست شما
  • پذیرش پروژه های مستقل و مشترک در زمینه های میکروبیولوژی، بیوتکنولوژی میکروبی و نانوبیوتکنولوژی
  • برگزاری کارگاههای آموزشی نیمه خصوصی، خصوصی و گروهی در زمینه های میکروبیولوژی، بیوتکنولوژی میکروبی و نانوبیوتکنولوژی
  • مشاوره در انجام پروژه های بیولوژی، میکروبیولوژی، بیوتکنولوژی  و نانوتکنولوژی
  • پیشنهاد طرح و راهنمایی در انجام پروژه های تحقیقاتی در زمینه های بیولوژی، میکروب شناسی، بیوتکنولوژی و نانوبیوتکنولوژی
  • تدریس و آموزش دروس آزمایشگاهی میکروب شناسی ( قارچ شناسی، باکتری شناسی، میکروبیولوژی عمومی، میکروبیولوژی غذایی، میکروبیولوژی کاربردی و ...)
  • ارائه روش کار و چگونگی انجام آزمایش های بیولوژی، میکروب شناسی،  سلولی و مولکولی، مهندسی ژنتیک و نانوتکنولوژی
  • ارائه روش کار و چگونگی انجام آزمایش با حیوان آزمایشگاهی و تهیه ( خرید - فروش ) حیوانات آزمایشگاهی( موش - خرگوش - خوکچه هندی - ... )

 

 اگر برای تحقیقات و کارهای خود نیاز به مشاوره، راهنمایی و توضیح روش های کار دارید می توانید با ایمیل و یا تلفن اینجانب دکتر بابک براتی تماس حاصل نمایند.

 

            barati1987@yahoo.com               TEL: 09384198788

 

 

 

**********************************************************************************

تصور دنیای بدون پلاستیک خیلی مشکل است . پلاستیکها بعنوان یک صنعت قوی ، از اتومبیل ها گرفته تا علم پزشکی در جهان شناخته شده اند . در حدود 75 بیلیون پوند پلاستیک هر ساله توسط صنایع پلاستیک سازی تولید می شود و هر ساله در آمریکا 50 میلیون تن پلاستیک تولید می شود . پلاستیکها دارای مزایای زیادی هستند چرا که پلیمرها را می سازند و اغلب مقاومت شیمیایی بالایی دارند و کاملاً با دوام و پایدارند لذا در جامعه صنعتی ما نقش مهمی دارند .

 دلیل اصلی تخریب پذیر نبودن پلاستیکها ، وجود مواد با وزن ملکولی بالا‌، طویل بودن طول ملکول پلیمر و پیوند قوی بین منومرهای آنها می باشد .

 سوزاندن پلاستیکها یک راه مبارزه با تجزیه ناپذیری آنهاست ولی این روش گران و خطرناک است ضمن این که مواد شیمیایی مضر از قبیل اسید هیدروکلریک و نیز سیانید هیدروژن در طول سوخته شدن پلاستیکها آزاد می شوند .

 زباله کردن پلاستیکها یک راه دیگر است اما این روش نیز اشکالاتی دارد :

اول اینکه تقسیم بندی زباله های پلاستیکی بدلیل رنج وسیع آنها مشکل است ، ثانیاً محدوده کاربردی زباله های پلاستیکی بسیار اندک است .

 یکی از راههای مطمئن و کم هزینه در تخریب پلاستیکهای تجزیه ناپذیر استفاده از land fill هاست (landfill شاید به معنای ریختن زباله ها در زمینهای خارج شهری باشد)  . 40% از 75 بیلیون پوند پلاستیک تولید شده با استفاده از lanfill ها تخریب شدند . اما این روش نیز اشکالات خاص خود را دارد .

 پلاستیکهای تجزیه ناپذیر یک مشکل اکولوژیکی مهم به شمار می آیند . هر ساله صدها هزار تن پلاستیک به محیط زیست دریایی ، ریخته می شود و یا در مناطق اقیانوس انباشته می شوند و باعث می شود تقریباً یک میلیون جانور دریازی به علت خفه شدن در انبوه پلاستیک ، از بین بروند .

البته در سالهای اخیر تلاشهای قانونی برای رفع پلاستیکهای غیر قابل تجزیه افزایش یافته است .

 واژه زیست تخریب پذیر یا Biodegradable به معنی موادی است که به سادگی توسط فعالیت موجودات زنده به زیر واحدهای سازنده خود تجزیه شده و در محیط باقی نمانند . استانداردهای متعددی برای تعیین زیست تخریب پذیری یک محصول وجود دارد که عمدتاً به تجزیه 60 تا 90 درصد از محصول در مدت دو تا شش ماه محدود می گردد که این استاندارد در کشورهای مختلف متفاوت است . ........................ (جهت حفظ اختصار بقیه مطالب حذف شده است!)

 تولید پلیمرهای زیستی توسط طیف وسیعی از موجودات زنده مثل گیاهان ، جانوران و باکتریها بدلیل بنیان طبیعی آنها و قابلیت تجزیه توسط سایر موجودات ، جایگاه خاصی دارد . برای بهره برداری از این پلیمرها در صنعت دو موضوع باید مورد توجه قرار گیرد :

 

الف ) دیدمحیط زیستی : این موادباید سریعاً درمحیط مورد تجزیه قرار گیرند ، بافت خاک را بر هم نزنند و به راحتی با برنامه های مدیریت زباله و بازیافت مواد ازمحیط خارج شوند .

ب ) دید صنعتی : این مواد باید خصوصیات مورد انتظار صنعت را از جمله دوام و کارایی را داشته باشند و ازهمه مهمترمرقوم به صرفهباشند.

 

 بطور معمول امروزه سه نوع از پلاستیکهای تخریب پذیر وجود دارد :

 

Photodegradable plastics

پلاستیکهای قابل تخریب توسط نور، بدلیل اینکه ظرف مدت چندهفته و یا چند ماه براثر تابش فرابنفش ساختار پلیمریشان تجزیه می شوند ، پلاستیکهای سودمندی هستند. اما مشکل این پلاستیکها این است که بسیاری از landfill ها فاقد نور خورشید هستند و لذا مقداری از این پلاستیکها همواره به صورت تجزیه ناپذیر باقی می ماند. ........................ (جهت حفظ اختصار بقیه مطالب حذف شده است!)

 

Starch_linked plastics

دسته دوم از این پلاستیکها، پلاستیکها با زنجیره های نشاسته است.این پلاستیکها اغلب در تهیه پلاستیکهای کیف یا کیسه های مغازه به کار میرود که از اجتماع تکه های کوچک پلی اتیلن با اتصالات نشاسته ساخته می شوند. نظریه موجود درباره تخریب این پلاستیکها این است که باکتریهای موجود در خاک با حمله به نشاسته ها و لایز کردن قطعات پلیمری باعث تخریب این  ، پلاستیکها می شوند.البته قطعات پلیمری ممکن است از فعالیت این باکتریها جلوگیری کنند. فقدان نور واکسیژن در landfill ها ممکن است اغلب باعث تضعیف باکتریهای هضم کننده نشاسته شود.

پلاستیکها با زنخیره های نشاسته از پلاستیکهای موجود ضعیفتر هستند به همین منظور از مقدار بیشتری پلی اتیلن و ذرات تجزیه پذیردر ساخت آنها استفاده می کنند. ........................ (جهت حفظ اختصار بقیه مطالب حذف شده است!)

 

Bacterial plastics

 دسته سوم، پلاستیکهای تجزیه پذیر جدید وخیلی مفید هستند چرا که عمل آنها دربکارگیری باکتریها بعنوان یک بیوپلیمر است . در سال  Bacterial plastic ,1925یا پلاستیکهای زیستی  در انستیتو پاستور کشف شد که درآنجا به مقدار زیادی باکتریهای پلیمری بنام poly –B– hydroxyalkanoate (PHA) & poly –B– hydroxybutyrate (PHA)     سنتز می شد .

PHB شامل هزاران ملکولهای هیدروکسی بوتیرات است که از انتها به یکدیگر متصل شده اند . PHB ها در باکتریها ، چربیهایی درون سلولی هستند همانند بافتهای چاق ما . ازاستخراج PHB ها در شرایط نامتعادل ، یک مقدار زیاد کربن ، یک منبع انرژی، یک فاکتور رشد محدود کننده و دیگر عوامل داریم. PHB کربن و منبع انرژی درطول گرسنگی باکتری ، مصرف می کند و یک نقش مهم در بقاء میکروارگانیسم در شرایط سخت نظیر کمبود مواد غذایی محیط ، فشار اسمتیک و تابش اشعه فرابنفش دارد . استخراج بالای PHA در طیف انبوهی از میکروارگانیسمها شامل گونه هایی از   Syntrophomonas Pseudomonas  ،  Alcaligenes genera،  Clostridiumنشان داده شده است . البته تمام میکروارگانیسمها واجد PHA نیستند . بعنوان مثال انترو باکتریها و برخی گونه های سیانوباکتریها فقط درصد اندکی از کل آنها تولید PHB می کنند. ........................ (جهت حفظ اختصار بقیه مطالب حذف شده است!)

 

) نقل از یک منبع دیگر : PHA ها عموما" از زیر واحد بتاهیدروکسی آلکانوات و به واسطه مسیری ساده با سه آنزیم از استیل کوآنزیم A ساخته شده و معروف ترین آنها پلی هیدروکسی بوتیرات(PHB) می باشد.)

 

در سال 1970 شرکت انگلیسی ICI در هنگام بحران نفت شروع به مطالعه بر روی اینگونه باکتریهای پلیمری کرد ، چرا که در آن زمان تقریباً تمام پلاستیکهای معمول در بازار از محصولات پتروشیمی و ذغال سنگ تولید می شود که البته غیر قابل بازگشت به محیط بودند.

 تحقیقات محققان شرکت ICI نشان داد که PHB اغلب دارای بسیاری از خصوصیات فیزیکی و شیمیایی است که پلاستیکهای پتروشیمی واجد آنها هستند . بعنوان مثال : نقاط ذوب ، کریستاله شدن ، وزن مولکولی واستحکام قابل انعطاف و نیز پلی پروپیلن شبیه آنها . امتیاز مهم PHB ها بر دیگر انواع پلاستیکهای قابل تجزیه این است که، منشأ بیولوژیکی دارند و بصورت کامل و طبیعی از بین می روند .

 باکتریها می توانند PHB را بطور کامل به آب و دی اکسید کربن تجزیه نمایند . در حقیقت تخریب پذیری طبیعی پلاستیکها ، با منشأ PHA باعث استفاده آنها در صنعت پزشکی شده است . کاربرد این پلاستیکها در پزشکی این گونه است که پلیتهای ساخته شده از PHA در بدن انسان می تواند دربهبود شکستگی استخوان موثر باشد نکته جالب این است که پس از بهبود استخوان پلاستیکها به آرامی در بدن انسان تجزیه می شوند . PHA ها اغلب برای تجزیه شدن به شرایط محیطی ویژه ای نیاز ندارند . چنانکه تحت هر شرایطی به سرعت تجزیه می شوند . PHA ها یک تکنولوژی مهمی هستند چرا که شیمیدانها قادر خواهندبود با تغییر دادن محیط کشت رشد باکتریها ، عوامل فیزیکی و شیمیایی تولید شده توسط باکتریها را کنترل نمایند . PHB پلیمری است که از چهار مونومر کربن ساخته شده است، و هنگامیکه گلوکز بعنوان ماده زمینه استفاده می شود توسط باکتری تولید می شود . رشد باکتری در Valerate ، یک اسید چرب 5 کربنی را ایجاد می سازد که منجر به تولید PHV  می شود لذا PHV از 5 مونومر کربن تشکیل شده است . یک کوپلیمر شبیه PHB-PHV که تقریباً از 20 درصد  PHV و 80 درصد PHB تشکیل شده است می تواند در اغلب موارد گلوکز و اسید والریک را به داخل محیط کشت بیفزاید . کوپلیمر PHB-PHV بسیار مهم و ویژه است چرا که قویتر و انعطاف پذیرتر از پلیمر PHB است . جایگزینی پلاستیکها با منشا PHA به جای پلاستیکهای تخریب پذیر می بایست از بعد آزمایشگاهی به بعد صنعتی ( تولید توسط گیاهان ) حرکت نمایند . تولید پلاستیکهای PHA مستلزم ، یافتن باکتری های تولید کننده این مواد است باکتریهائی که به روش ارزان منابع کربن نظیر گلوکز و اتانل را تأمین نمایند . تنها گونه های باکتریایی اندکی واجد این دو معیار هستند یکی از این گونه ها Alcaligenes eutrophus می باشد .A. eutrophus  بزودی توسط شرکت ICI به منظور تولید کوپلیمر شناخته می شود و با نام تجاری Biopol بصورت بسته بندی عرضه می شود . ICI به منظور تولید کوپلیمر از باکتری مراحل مختلف را استفاده می کند . باکتریA. eutrophus  ابتدا در یک محلول غنی از گلوکز و والریک اسید رشد داده می شوند .

محیط کشتی که باکتری ها رشد می کنند در آن تهی از نیتروژن و واجد مواد مغذی ضروری می باشد . با افزودن یک پلیمر فورمینگ به محیط کشت ، مستقیماً به کوپلیمر تبدیل می شود . کوپلیمر سپس بصورت گرانول هایی در پیکره سلولی باکتری ذخیره می شود 80 درصد یا بیشتر از وزن سلولهای باکتری معمولاً شامل کوپلیمر است . در مرحله بعد معمولاً با بکارگیری یک حلال قوی مثل کلروفرم داغ گرانولهای کوپلیمری را از پیکره سلولی تخلیص می نماید . عصاره سلولی به منظور حفظ خصوصیات فیریکی و شیمیایی گرانولهای می باید با دقت مراقبت شود . پس از خشک کردن عصاره سلولی در مرحله بعد با آسیاب کردن کوپلیمر آن را تبدیل به یک پودر یا قرص در می آورند که در نهایت در بسته بندی هایی نظیر بطری شامپو برای استفاده عرضه می شود .

 ICI در حال حاضر سالانه حدود 600 تن Biopol تولید می کند که در قیاس با برنامه تولید 100000 تن پلاستیک در سال خیلی اندک است . هزینه تولید این پلاستیکهای تخریب پذیر ،‌تقریباً 5 تا 7 برابر هزینه تولید پلاستیکهای معمولی پتروشیمی است . یکی دیگر از معایب پلاستیکها با بنیان PHA این است که تنها برای کاربردهای ویژه ای بکار می روند . تحقیقات برای تولید PHA هایی که بتوانند در شرایط سخت نظیر دما و فشار بالا مقاومت داشته باشند ادامه دارد تاریخ کاربردی بیشتری برای این پلاستیکها بتوان تصور کرد .

فقط پلاستیکهای پتروشیمی قابلیت مفاومت در برابر دما و فشار بالا را دارند .

اخیراً با تحقیقات انجام شده در موسسه تکنولوژی ماساچوست (MIT ) آنها توانسته اند سایز ملکولهای PHA را توسط دستکاری ژنتیکی واستفاده از آنزیم کنترل نمایند .با دستکاری اندازه این پلیمرها می توانیم اندازه پلیمرهای تولیدی را به خوبی گسترش (بزرگتر) دهیم.

پس از باکتریها متابولیتهای گوناگون دیگری به عنوان پلیمرهای باکتریایی با ظرفیت ومحتویات متنوع در حال کشف شدن هستند.

در حال حاضر با تحقیقات انجام شده قادر خواهیم بود که با کلون کردن مسیرهای بیوسنتز تولید باکتریهای PHA وانتقال آن به باکتریهای غیر تولیدکننده PHA نظیر E.coli پلاستیکهای زیستی جدیدی تولید نماییم.

مشکلات محیطی و اکولوژیکی پلاستیکهای تجزیه ناپذیر موجود در جامعه ما، با ایجاد راهکارهای طبیعی قابل حل خواهند بود.

باکتریهای تولید کننده پلاستیک دارای امتیازات زیادی بر دیگر پلاستیکهای تخریب پذیر دارند، از جمله اینکه بطور کامل تجزیه شده و محتویات آنها به آسانی مورد دستکاری سطوح ملکولی قرار میگیرند اگر چه نواقصی از قبیل زمانبر بودن و پرهزینه بودن تولید از معایب آنها به شمار میرود. مشکل دیگر باکتریهای PHA شکننده بودن آنهاست که باعث شده در بسیاری از کاربردها مناسب نباشند. ........................ (جهت حفظ اختصار بقیه مطالب حذف شده است!)

باتلاشهایی که در علم وصنعت در دست انجام است می توانیم به حفظ زمین کمک کنیم وآنرا به یک مکان زیبا تبدیل کنیم.

 

  بابک براتی